El interés de Sarah por la ciencia nació siendo esta muy joven, transmitido por su padre, Joel Whiting, profesor de física y matemáticas y a quien Sarah ayudaba en la preparación de sus clases.

Se dice de ella que era culta, una investigadora experimentada y una gran profesora, tenaz y entusiasta, ingeniosa y con una gran capacidad para la docencia. De ahí que en 1875, Henry F. Durant, el fundador del Wellesley College de Massachusetts (una universidad femenina), la contratara como profesora de física, convirtiéndose en el primer profesor de física de la universidad de Wellesley.

Gracias a Durant pudo asistir al MIT a recibir clases de física (clases a las que no se permitía asistir a las mujeres) y con lo aprendido consiguió crear ella misma (instalación de los equipos incluida) un laboratorio de física y, posteriormente, un laboratorio para observaciones astronómicas en el Wellesley College, el primero en al que las mujeres podrían asistir y donde podrían investigar.

En 1880, tras visitar el Observatorio de Harvard y poder ver en primera persona las novedosas investigaciones sobre espectroscopía que se estaban realizando, ideó e impartió la primera asignatura de astronomía en el Wellesley College, bajo el nombre de «Física aplicada». 

De todos sus viajes adquirió ideas y conocimientos que no dudó en implementar, en la medida de lo posible. De hecho, cuando fue invitada a formar parte de la Sociedad Meteorológica de Nueva Inglaterra (era la única mujer) creó la asignatura de meteorología en Wellesley, comprando con su propio dinero el material y equipamiento necesario para crear el laboratorio. De esta manera, se convirtió también en la primera observadora meteorológica de la zona.

No solo fue una investigadora y científica brillante, sino que también se convirtió en una mujer comprometida con los derechos de las mujeres en la enseñanza. Fue una pionera en la educación, no solo de las mujeres pues resultó ser excepcional formando futuros profesores de ciencias. Siempre aprovechó su posición para tratar de paliar las notables diferencias que había entre hombres y mujeres en la ciencia y luchó para que las mujeres pudiesen entrar como miembros (que no miembras) de las sociedades científicas de la época, como la Sociedad Astronómica Americana o la Sociedad Americana de Física.